Biobutanol: Porovnání verzí

Aktuální verze z 22. 5. 2016, 07:45

Biobutanol je butanol, který je produkován dvoustupňovým kvasným procesem z biomasy upravenými kvasinkami Clostridium tyrobutyricum a Clostridium acetobutylicum.

Vlastnosti[editovat | editovat zdroj]

Butanol (butanol-1 či n-butanol, C₄H₉OH) je alkohol, obsahující čtyři uhlíky a průmyslově se vyrábí hydratací butanu.^[1] Butanol má výhřevnost větší než etanol a srovnatelnou s motorovým benzínem. Používá se jako ředidlo a průmyslově se vyrábí hydratací butanu. Jeho produkce dosahuje přes 14 mil. hektolitrů ročně.^[1] Biobutanol se může přimíchávat do motorových fosilních paliv v širokém poměru. Butanol je mnohem méně těkavý než etanol nebo motorový benzín. Nedochází tedy k odparu během teplejšího počasí. Také jeho korozivní vlastnosti jsou mnohem menší než u lihu.^[2] Biobutanol také nepohlcuje vodu jako biolíh, bod mrazu je -89°C, a proto je možné pro jeho přepravu a skladování použít stávající zařízení.^[1] Dá se mísit s benzínem od 10 do 99% a lze jej využít i jako čisté stoprocentní palivo. V Evropě se přidává 10 obj. % butanolu do benzínu, v USA 11,5 obj. %, výhledově až 16 obj. % aniž by se musely modifikovat motory. Zaznívají i názory, že se může přidávat do dieselového paliva.^[1]

Technologie výroby[editovat | editovat zdroj]

V technologii výroby se uplatňují nové kultury mikroorganismů. Nový druh mikroorganismu ve fermentovaném roztoku působí nejen při vyšší koncentraci butanolu, ale umožňuje vyrábět především butanol. Jedná se o zcela nové kvasinky Clostridium tyrobutyricum a nově vyšlechtěné Clostridium acetobutylicum, které zajišťují optimální produkci butanolu a výtěžnost z glukózy přes 40%. První kmen přeměňuje glukózu na vodík a kyselinu máselnou a druhý poskytuje z kyseliny butanol.^[1] Rovnice procesu jsou následující^[1]:

1. C₆H₁₂O₆→C₃H₇COOH+2CO₂+2H₂

2. C₃H₇COOH+2H₂→C₄H₉OH+H₂O

Výroba je kontinuální a probíhá ve dvou fermentorech propojených čerpadlem a potrubím a dále je zde zařízení pro oddělování butanolu z reakční směsi. Stručný technologický postup je následující:

suché či mokré mletí obilnin, sterilizace
přeměna biomasy na zkvasitelné cukry
fermentační reakce za pomoci kvasinek Clostiridium tyrorobutyricum v 1. fermentoru na máselnou kyselinu
přečerpání reakční směsi do druhého fermentoru
fermentace kyseliny máselné kvasinkami Clostridium tyrobutyricum na butanol
oddělení horkých plynů, adsorpce, desorbce, kondenzace, odstřeďování
destilace směsi butanolu s 10% vody

Výsledkem fermentace je tedy kyselina máselná, která je přeměněna na butanol, vodík, oxid uhličitý a voda.^[1] Celkový výtěžek butanolu je ve srovnání s etanolem vyšší, ze l00 kg kukuřice se vyrobí až 38 litrů butanolu, což je lepší výsledek než u etanolu a navíc vzniká i vodík, který je energeticky využitelný. Jelikož technologie výroby biobutanolu se v mnohém podobá technologii výroby biolihu, bude možno využít stávající zařízení na biolíh i při výrobě biobutanolu. Doposud využívaným tzv. ABE (Aceton-Butanol-Etanol) fermentačním procesem vzniká také aceton (28 %) a etanol (14 %).^[2] V tomto novém technologickém postupu aceton a etanol nevznikají a výtěžnost butanolu je vyšší. Kukuřice zpracovaná na biobutanol poskytuje až o 42 % více energie než při fermentaci na biolíh.^[3]

Jako "druhá generace" biobutanolu přijde biobutanol produkovaný novým biotechnologickým procesem, s vyšším stupněm přeměny pomocí biokatalyzátoru. Uvedení do provozu v USA se předpokládá v roce 2010. Jako suroviny se používá řepa, cukrová třtina, kukuřice a dále se mluví o využití pšenice a rostlinného odpadu- sláma, tráva, dřevo. Při spalování biobutanolu nevznikají emise oxidů síry a dusíku, oxidu uhelnatého a uhlovodíků. Studie analýzou Well-to-Wheel Life Cycle Analysis prokázala, že produkce emisí je u biobutanolu od přípravy pole po jízdu nejen nižší než u ropných paliv od těžby po jízdu, ale i proti biolihu.^[3]

Odkazy[editovat | editovat zdroj]

Zdroje[editovat | editovat zdroj]

↑ ^1,0 ^1,1 ^1,2 ^1,3 ^1,4 ^1,5 ^1,6 SLADKÝ, Václav: Biobutanol – vhodnější náhrada benzinu. Biom.cz [online]. 2007-07-04 [cit. 2008-11-19]. Dostupné z WWW: <http://biom.cz/cz/odborne-clanky/biobutanol-vhodnejsi-nahrada-benzinu>. ISSN: 1801-2655. Chybná citace: Neplatná značka <ref>; název „Sladký“ použit vícekrát s různým obsahem Chybná citace: Neplatná značka <ref>; název „Sladký“ použit vícekrát s různým obsahem Chybná citace: Neplatná značka <ref>; název „Sladký“ použit vícekrát s různým obsahem Chybná citace: Neplatná značka <ref>; název „Sladký“ použit vícekrát s různým obsahem Chybná citace: Neplatná značka <ref>; název „Sladký“ použit vícekrát s různým obsahem Chybná citace: Neplatná značka <ref>; název „Sladký“ použit vícekrát s různým obsahem
↑ ^2,0 ^2,1 BIOENERGYWIKY, Biobutanol. Dostupné z WWW: <http://www.bioenergywiki.net/index.php/Biobutanol>.
↑ ^3,0 ^3,1 ABUŠINOV, Alexandr: Biobutanol - přinese průlom v biopalivech? [cit. 2006-10-01]. Dostupné z WWW: <http://www.enviweb.cz/?env=energie_archiv_gaedb>.

Související odkazy[editovat | editovat zdroj]

Externí odkazy[editovat | editovat zdroj]

[Sladký-1] 1,0 ^1,1 ^1,2 ^1,3 ^1,4 ^1,5 ^1,6 SLADKÝ, Václav: Biobutanol – vhodnější náhrada benzinu. Biom.cz [online]. 2007-07-04 [cit. 2008-11-19]. Dostupné z WWW: <http://biom.cz/cz/odborne-clanky/biobutanol-vhodnejsi-nahrada-benzinu>. ISSN: 1801-2655. Chybná citace: Neplatná značka <ref>; název „Sladký“ použit vícekrát s různým obsahem Chybná citace: Neplatná značka <ref>; název „Sladký“ použit vícekrát s různým obsahem Chybná citace: Neplatná značka <ref>; název „Sladký“ použit vícekrát s různým obsahem Chybná citace: Neplatná značka <ref>; název „Sladký“ použit vícekrát s různým obsahem Chybná citace: Neplatná značka <ref>; název „Sladký“ použit vícekrát s různým obsahem Chybná citace: Neplatná značka <ref>; název „Sladký“ použit vícekrát s různým obsahem

[BioEnergywiky-2] 2,0 ^2,1 BIOENERGYWIKY, Biobutanol. Dostupné z WWW: <http://www.bioenergywiki.net/index.php/Biobutanol>.

[Abušinov-3] 3,0 ^3,1 ABUŠINOV, Alexandr: Biobutanol - přinese průlom v biopalivech? [cit. 2006-10-01]. Dostupné z WWW: <http://www.enviweb.cz/?env=energie_archiv_gaedb>.

[1]

[2]

[3]

@@ Řádek 1: / Řádek 1: @@
 [[Soubor:Biobutanol.jpg|right|Schéma produkce a využití biopaliv]]
+'''Biobutanol''' je butanol, který je produkován dvoustupňovým kvasným procesem z [[w:cs:biomasa|biomasy]] upravenými kvasinkami ''Clostridium tyrobutyricum'' a ''Clostridium acetobutylicum''.
-== '''Úvod''' ==
+==Vlastnosti==
-Biobutanol je butanol, který je produkován dvoustupňovým kvasným procesem z [http://cs.wikipedia.org/wiki/Biomasa biomasy] upravenými kvasinkami ''Clostridium tyrobutyricum'' a ''Clostridium acetobutylicum''.
+Butanol (butanol-1 či n-butanol, C<sub>4</sub>H<sub>9</sub>OH) je alkohol, obsahující čtyři uhlíky a průmyslově se vyrábí hydratací butanu.<ref name="Sladký">SLADKÝ, Václav: Biobutanol – vhodnější náhrada benzinu. Biom.cz [online]. 2007-07-04 [cit. 2008-11-19]. Dostupné z WWW: <http://biom.cz/cz/odborne-clanky/biobutanol-vhodnejsi-nahrada-benzinu>. ISSN: 1801-2655.
+</ref> Butanol má výhřevnost větší než etanol a srovnatelnou s motorovým benzínem. Používá se jako ředidlo a průmyslově se vyrábí hydratací butanu. Jeho produkce dosahuje přes 14 mil. hektolitrů ročně.<ref name="Sladký">SLADKÝ, Václav: Biobutanol – vhodnější náhrada benzinu. Biom.cz [online]. 2007-07-04 [cit. 2008-11-19]. Dostupné z WWW: <http://biom.cz/index.shtml?x=2015305>. ISSN: 1801-2655.</ref> Biobutanol se může přimíchávat do motorových [[w:cs:fosilní palivo|fosilních paliv]] v širokém poměru. Butanol je mnohem méně těkavý než etanol nebo [[motorový benzín]]. Nedochází tedy k odparu během teplejšího počasí. Také jeho korozivní vlastnosti jsou mnohem menší než u lihu.<ref name="BioEnergywiky">BIOENERGYWIKY, Biobutanol. Dostupné z WWW: <http://www.bioenergywiki.net/index.php/Biobutanol>.</ref> Biobutanol také nepohlcuje vodu jako [http://cs.wikipedia.org/wiki/Biolíh biolíh], bod mrazu je -89°C, a proto je možné pro jeho přepravu a skladování použít stávající zařízení.<ref name="Sladký">SLADKÝ, Václav: Biobutanol – vhodnější náhrada benzinu. Biom.cz [online]. 2007-07-04 [cit. 2008-11-19]. Dostupné z WWW: <http://biom.cz/index.shtml?x=2015305>. ISSN: 1801-2655.</ref> Dá se mísit s benzínem od 10 do 99% a lze jej využít i jako čisté stoprocentní palivo. V Evropě se přidává 10 obj. % butanolu do benzínu, v USA 11,5 obj. %, výhledově až 16 obj. % aniž by se musely modifikovat motory. Zaznívají i názory, že se může přidávat do [[dieselové palivo|dieselového paliva]].<ref name="Sladký">SLADKÝ, Václav: Biobutanol – vhodnější náhrada benzinu. Biom.cz [online]. 2007-07-04 [cit. 2008-11-19]. Dostupné z WWW: <http://biom.cz/index.shtml?x=2015305>. ISSN: 1801-2655.</ref><br />
+==Technologie výroby==
+V technologii výroby se uplatňují nové kultury mikroorganismů. Nový druh mikroorganismu ve fermentovaném roztoku působí nejen při  vyšší koncentraci butanolu, ale umožňuje vyrábět především butanol. Jedná se o zcela nové kvasinky ''Clostridium tyrobutyricum'' a nově vyšlechtěné ''Clostridium acetobutylicum'', které zajišťují optimální produkci butanolu a výtěžnost z glukózy přes 40%. První kmen přeměňuje glukózu na vodík a kyselinu máselnou a druhý poskytuje z kyseliny butanol.<ref name="Sladký">SLADKÝ, Václav: Biobutanol – vhodnější náhrada benzinu. Biom.cz [online]. 2007-07-04 [cit. 2008-11-19]. Dostupné z WWW: <http://biom.cz/index.shtml?x=2015305>. ISSN: 1801-2655.
+</ref> Rovnice procesu jsou následující<ref name="Sladký">SLADKÝ, Václav: Biobutanol – vhodnější náhrada benzinu. Biom.cz [online]. 2007-07-04 [cit. 2008-11-19]. Dostupné z WWW: <http://biom.cz/index.shtml?x=2015305>. ISSN: 1801-2655.</ref>:<br />
+<br />1. C<sub>6</sub>H<sub>12</sub>O<sub>6</sub>→C<sub>3</sub>H<sub>7</sub>COOH+2CO<sub>2</sub>+2H<sub>2</sub><br />
+<br />
+. C<sub>3</sub>H<sub>7</sub>COOH+2H<sub>2</sub>→C<sub>4</sub>H<sub>9</sub>OH+H<sub>2</sub>O<br />
+[[Soubor:Biobutanol-sladky.JPG|right|Schéma výroby]]
+<br />
+Výroba je kontinuální a probíhá ve dvou fermentorech propojených čerpadlem a potrubím a dále je zde zařízení pro oddělování butanolu z reakční směsi. Stručný technologický postup je následující:
+*suché či mokré mletí obilnin, sterilizace
+*přeměna biomasy na zkvasitelné cukry
+*fermentační reakce za pomoci kvasinek ''Clostiridium tyrorobutyricum'' v 1. fermentoru na máselnou kyselinu
+*přečerpání reakční směsi do druhého fermentoru
+*fermentace kyseliny máselné kvasinkami ''Clostridium tyrobutyricum'' na butanol
+*oddělení horkých plynů, adsorpce, desorbce, kondenzace, odstřeďování
+*destilace směsi butanolu s 10% vody
-== '''Vlastnosti''' ==
+Výsledkem fermentace je tedy kyselina máselná, která je přeměněna na butanol, vodík, oxid uhličitý a voda.<ref name="Sladký">SLADKÝ, Václav: Biobutanol – vhodnější náhrada benzinu. Biom.cz [online]. 2007-07-04 [cit. 2008-11-19]. Dostupné z WWW: <http://biom.cz/index.shtml?x=2015305>. ISSN: 1801-2655.</ref> Celkový výtěžek butanolu je ve srovnání s etanolem vyšší, ze l00 kg kukuřice se vyrobí až 38 litrů butanolu, což je lepší výsledek než u etanolu a navíc vzniká i vodík, který je energeticky využitelný. Jelikož technologie výroby biobutanolu se v mnohém podobá technologii výroby biolihu, bude možno využít stávající zařízení na biolíh i při výrobě biobutanolu. Doposud využívaným tzv. ABE (Aceton-Butanol-Etanol) fermentačním procesem vzniká také aceton (28 %) a etanol (14 %).<ref name="BioEnergywiky">BIOENERGYWIKY, Biobutanol. Dostupné z WWW: <http://www.bioenergywiki.net/index.php/Biobutanol>.</ref> V tomto novém technologickém postupu aceton a etanol nevznikají a výtěžnost butanolu je vyšší. Kukuřice zpracovaná na biobutanol poskytuje až o 42 % více energie než při fermentaci na biolíh.<ref name="Abušinov">ABUŠINOV, Alexandr: Biobutanol - přinese průlom v biopalivech? [cit. 2006-10-01]. Dostupné z WWW: <http://www.enviweb.cz/?env=energie_archiv_gaedb>.</ref>
-Butanol (butanol-1 či n-butanol, C<sub>4</sub>H<sub>9</sub>OH) je alkohol, obsahující čtyři uhlíky a průmyslově se vyrábí hydratací butanu.[http://biom.cz/index.shtml?x=2015305] Butanol má výhřevnost větší než etanol a srovnatelnou s motorovým benzínem. Používá se jako ředidlo a průmyslově se vyrábí hydratací butanu. Jeho produkce dosahuje přes 14 mil. hektolitrů ročně.[http://biom.cz/index.shtml?x=2015305] Biobutanol se může přimíchávat do motorových [[fosilní paliva|fosilních paliv]] v širokém poměru. Butanol je mnohem méně těkavý než etanol nebo [[motorový benzín]]. Nedochází tedy k odparu během teplejšího počasí. Také jeho korozivní vlastnosti jsou mnohem menší než u lihu. Biobutanol také nepohlcuje vodu jako [http://cs.wikipedia.org/wiki/Biolíh biolíh], bod mrazu je -89°C, a proto je možné pro jeho přepravu a skladování použít stávající zařízení.[http://biom.cz/index.shtml?x=2015305] Dá se mísit s benzínem od 10 do 99% a lze jej využít i jako čisté stoprocentní palivo. V Evropě se přidává 10 obj. % butanolu do benzínu, v USA 11,5 obj. %, výhledově až 16 obj. % aniž by se musely modifikovat motory. Zaznívají i názory, že se může přidávat do [[dieselové palivo|dieselového paliva]].[http://biom.cz/index.shtml?x=2015305]<br />
-== '''Technologie výroby''' ==
+Jako "druhá generace" biobutanolu přijde biobutanol produkovaný novým biotechnologickým procesem, s vyšším stupněm přeměny pomocí [[w:cs:biokatalyzátor|biokatalyzátoru]]. Uvedení do provozu v USA se předpokládá v roce 2010. Jako suroviny se používá řepa, cukrová třtina, kukuřice a dále se mluví o využití pšenice a rostlinného odpadu- sláma, tráva, dřevo. Při spalování biobutanolu nevznikají emise oxidů síry a dusíku, oxidu uhelnatého a uhlovodíků. Studie analýzou [[Well-to-Wheel Life Cycle Analysis]] prokázala, že produkce emisí je u biobutanolu od přípravy pole po jízdu nejen nižší než u ropných paliv od těžby po jízdu, ale i proti biolihu.<ref name="Abušinov">ABUŠINOV, Alexandr: Biobutanol - přinese průlom v biopalivech? [cit. 2006-10-01]. Dostupné z WWW: <http://www.enviweb.cz/?env=energie_archiv_gaedb>.</ref><br />
-V technologii výroby se uplatňují nové kultury mikroorganismů. Nový druh mikroorganismu ve fermentovaném roztoku působí nejen při  vyšší koncentraci butanolu, ale umožňuje vyrábět především butanol. Jedná se o zcela nové kvasinky ''Clostridium tyrobutyricum'' a nově vyšlechtěné ''Clostridium acetobutylicum'', které zajišťují optimální produkci butanolu a výtěžnost z glukózy přes 40%. První kmen přeměňuje glukózu na vodík a kyselinu máselnou a druhý poskytuje z kyseliny butanol.[http://biom.cz/index.shtml?x=2015305]<br />
+==Odkazy==
-Rovnice procesu je následující[http://biom.cz/index.shtml?x=2015305]: C<sub>6</sub>H<sub>12</sub>O<sub>6</sub>→CH<sub>3</sub>CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>OH+2CO<sub>2</sub>+H<sub>2</sub>O→C<sub>4</sub>H<sub>9</sub>OH+2CO<sub>2</sub>+H<sub>2</sub>O→C<sub>4</sub>H<sub>9</sub>OH+2CO<sub>2</sub>+H<sub>2</sub>O<br />
+===Zdroje===
-Výroba je kontinuální a probíhá ve dvou fermentorech propojených čerpadlem a potrubím a dále je zde zařízení pro oddělování butanolu z reakční směsi. Stručný technologický postup je následující: Suché či mokré mletí obilnin, sterilizace, přeměna biomasy na zkvasitelné cukry, fermentační reakce za pomoci kvasinek ''Clostiridium tyrorobutyricum'' v 1. fermentoru na máselnou kyselinu, přečerpání reakční směsi do druhého fermentoru, fermentace kyseliny máselné kvasinkami ''Clostridium tyrobutyricum'' na butanol, oddělení horkých plynů, adsorpce, desorbce, kondenzace, odstřeďování, destilace směsi butanolu s 10% vody. Výsledkem fermentace je tedy kyselina máselná, která je přeměněna na butanol, vodík, oxid uhličitý a voda.[http://biom.cz/index.shtml?x=2015305]<br />
+<references/>
-Celkový výtěžek butanolu je ve srovnání s etanolem vyšší, ze l00 kg kukuřice se vyrobí až 38 litrů butanolu, což je lepší výsledek než u etanolu a navíc vzniká i vodík, který je energeticky využitelný. Jelikož technologie výroby biobutanolu se v mnohém podobá technologii výroby biolihu, bude možno využít stávající zařízení na biolíh i při výrobě biobutanolu. Doposud využívaným tzv. ABE (Aceton-ButanolEtanol) fermentačním procesem vzniká také aceton (28 %) a etanol (14 %). V tomto novém technologickém postupu aceton a etanol nevznikají a výtěžnost butanolu je vyšší. Kukuřice zpracovaná na biobutanol poskytuje až o 42 % více energie než při fermentaci na biolíh.[http://www.enviweb.cz/?env=energie_archiv_gaedb]<br />
+===Související odkazy===
-Jako "druhá generace" biobutanolu přijde biobutanol produkovaný novým biotechnologickým procesem, s vyšším stupněm přeměny pomocí [[biokatalyzátor|biokatalyzátoru]]. Jejich uvedení do provozu v USA se předpokládá v roce 2010. Jako suroviny se používá řepa, cukrová třtina, kukuřice a dále se mluví o využití pšenice a rostlinné odpady- sláma, tráva, dřevo. Při spalování biobutanolu nevznikají emise oxidů síry a dusíku, oxidu uhelnatého a uhlovodíků. Studie analýzou [[Well-to-Wheel Life Cycle Analysis]] prokázala, že produkce emisí je u biobutanolu od přípravy pole po jízdu nejen nižší než u ropných paliv od těžby po jízdu, ale i proti biolihu.[http://www.enviweb.cz/?env=energie_archiv_gaedb]<br />
+*[[w:cs:Biopalivo|Biopaliva]]
+*[[w:cs:Bioethanol|Bioetanol]]
-== '''Zdroje''' ==
+*[[w:cs:biomasa|Biomasa]]
-. ABUŠINOV, Alexandr: Biobutanol - přinese průlom v biopalivech? [cit. 2006-10-01]. Dostupné z WWW: <http://www.enviweb.cz/?env=energie_archiv_gaedb>.
+*[[w:cs:Obnovitelný zdroj energíe|Obnovitelné zdroje energie]]
+=== Externí odkazy===
-. SLADKÝ, Václav: Biobutanol – vhodnější náhrada benzinu. Biom.cz [online]. 2007-07-04 [cit. 2008-11-19]. Dostupné z WWW: <http://biom.cz/index.shtml?x=2015305>. ISSN: 1801-2655.
-. BIOENERGYWIKY, Biobutanol. Dostupné z WWW: <http://www.bioenergywiki.net/index.php/Biobutanol>.
-. STAŇKOVÁ, Hana: Biobutanol - palivo budoucnosti [cit. 2008-01-17]. Dostupné z WWW: <http://www.rozhlas.cz/leonardo/priroda/_zprava/415398+biobutanol&hl=cs&ct=clnk&cd=2&gl=cz&lr=lang_cs>.
-== '''Odkazy''' ==
-=== '''Související odkazy''' ===
-*[[Biopaliva]]
-*[[Bioetanol]]
-*[[Biomasa]]
-*[[Obnovitelné zdroje energie]]
-=== '''Externí odkazy''' ===
 *[http://www.alternativni-zdroje.cz Alternativní zdroje energie - výroba energie z biomasy]
+*[http://www.ars.usda.gov/is/AR/archive/oct08/fuel1008.pdf Banking on Biobutanol]
-*[[wikipedia:cs:Biol%C3%ADh| Biolíh na české Wikipedii]]
+*[[wikipedia:en:Biobutanol|Biobutanol v anglické Wikipedii]]
+*[https://www.aiche.org/resources/publications/cep/2008/august/biobutanol-%E2%80%93-replacement-bioethanol Biobutanol-  A replacement for bioethanol?]
-*[[wikipedia:cs:Biopaliva|Biomasa na české Wikipedii]]
+*[[wikipedia:cs:Biolíh|Biolíh na české Wikipedii]]
+*[[wikipedia:cs:Biomasa|Biomasa na české Wikipedii]]
 *[[wikipedia:en:Biofuel|Biopaliva v anglické Wikipedii]]
 *[[wikipedia:cs:Kapalné biopalivo|Kapalná biopaliva v české Wikipedii]]
+[[Kategorie:Energetika]]
-*[[wikipedia:en:Biobutanol|Biobutanol v anglické Wikipedii]]
-[[Kategorie:Skupina B]]